自可膨胀石墨商业化以来,至今已有三十余年的历史。随着科学技术的发展,可膨胀石墨的应用更加广泛,特别在密封领域、阻燃领域及抗电磁干扰等领域。
特殊用途的可膨胀石墨
实验表明,石墨蠕虫具有吸收电磁波的功能,这一性质使可膨胀石墨具有很高的应用价值。美国和我方都已进行了这方面的试验研究。这种可膨胀石墨必须满足以下要求:(1)起始膨胀温度低,膨胀体积大;(2)化学性质稳定,储存5年,膨胀倍率基本不衰减;(3)可膨胀石墨表面呈中性,无硫可膨胀石墨,对金属无腐蚀。
制备可膨胀石墨的方法包括化学氧化法、电化学法、气相扩散法(双室法)、混合液相法、熔融法、加压法、催化剂法、光化学法等,其中化学氧化法和电化学法是应用普遍的制备方法。电化学法,凭借环境污染小、成本低、处理量大、酸液可回收使用等优点,近年来备受关注。其他合成方法,各有其优点和不足之处,合成对象亦不尽相同,很少采用。
化学氧化法:化学氧化法是一种制备可膨胀石墨的传统方法,此法将天然鳞片石墨与适量的氧化剂和插层剂均匀混合,控制一定的温度,不断搅拌,经水洗、过滤、烘干即得到可膨胀石墨。氧化剂种类很多,一般采用的氧化剂是固体氧化剂,也可以是一些具有氧化性的液体氧化剂。通过近年来研究发现,制备可膨胀石墨常用的主要氧化剂以高锰l酸钾为主。插层剂多以酸为主,近几年的研究人员主要以***、硝l酸、磷酸、高氯l酸、混酸和冰乙l酸等为主。
电化学法:电化学法是在恒定电流下,以插入物的水溶液为电解液,将石墨与金属材料(不锈钢材料、铂板、铅板、钛板等)构成复合阳极,在电解液中插入金属材料做阴极,构成闭合回路;或是将石墨悬浮在电解液中,在电解液中同时插入阴、阳极板,通过对两个电极通电的方法,进行阳极氧化。近年来,电化学法凭借众多优越性逐步成众多企业为制备可膨胀石墨的优选方法。
可膨胀石墨不膨胀,在高温下具有快速膨胀的特性。
高温膨胀后,可膨胀石墨可制成可膨胀石墨。高温膨胀后,可膨胀石墨的体积迅速增加。因此,膨胀后的可膨胀石墨的密度通常比天然石墨的密度小几百倍,比表面积大大增加。随着材料表面积的增加,表面自由能将迅速增加,从而其表面活性和表面吸附能力将增加,可膨胀石墨的润湿性将提高,气体和液体的渗透性降低,但其化学性质与天然石墨相同,并且几乎不被任何化学物质腐蚀。经加工制成的石墨密封具有良好的密封性能、耐高温、耐磨性,是机械密封不可缺少的生产原料。
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